23948sdkhjf

Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: De ska lösa vindkraftens utmaningar på ett dygn

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: 30 miljoner för ökad tillgång på biomassa

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Energirekord 2018

Olja från uttjänta däck kan fungera som drivmedel

Han säger upp 120 anställda

Kärnkraftsprojekt stoppas

Gruvbolag toppade i rapport

Kork blir bränsle med ny förgasare

Nyhetsbrev

Bland de bästa i världen

Arkiv

Säkerhetsstandarder på robotikområdet revideras

Drönare ska bli ett verktyg för prospektering

Perstorp varslar

Han blir BillerudKorsnäs nya chef

I samband med expansionen lämnar han som vd

Vi bjuder på entrékort till Hannover Messe

Omsättningsrekord för robotföretaget

Uppsala värms med 9000 ton kol

Bajsmolekyl skapar ny plast

Tysk energijätte köper vindkraft i Sverige

SKF flyttar huvudkontoret

Första guldet på gång

Sex dog i krock med malmtransport

Flera affärer och nytt partnerskap

Nytt steg mot fosforåtervinning

Räcker råvarorna för framtidens energi?

Köper tysk pumpdistributör

Föreläggande mot Ringhals

Vill ha mer kunskap om tillståndsprocessen

Oljejättarnas topp-10

Byggstart för havsbaserad vindkraftspark

Kommittéledamöter utsedda av Regeringen

Nya lagar och regler 2019

LKAB jagar efter ny malm

Ny mässa för VA och avfall

Misstänkt smittspridning kom inte från gruva

Hotet är över

Samarbete ger mervärde

Ny CFO för RISE

Se alla Företagens egna nyheter

RS Components presenterar kraftfulla motordrivkretsanalysatorer med flera funktioner från Fluke

Säkerhet för människa och maskin

ProMesh - Unika Switchar frå Indu-Sol

Träffa AxFlow på Euro Expo Västerås 23-24 januari

SmartLight-indikeringsenhet för tydliga uppgifter från produktionen

RS Components presenterar ny version av baskortet Arduino Uno WiFi för IoT-projekt

God Jul & Gott Nytt År önskar JUMO

Universal koppling till IO-Link

RS Components presenterar vinnaren av DesignSparks designtävling "Summer of Sound"

Enkel och praktisk IO-Linklösning

Tryck din egen rörmärkning med nya Flo-Code Print!

Träffa JUMO på EUROEXPO mässan i Örebro, 28-29 november

Innovativ, kompakt SIL- och PL-lösning för temperatur

Velocity ett nytt sortiment av tryckluftdrivna membranpumpar från Wilden

Nyhet! Snabb och exakt flerfärgs märkmaskin med utskärning – SMS R1

Träffa AxFlow på Euro Expo Örebro 28-29 november 2018

Termiska flödesregulatorer

Ny Linjelaser i rostfritt stål

RS Components meddelar att Microchips nya utvecklingskort med AVR®-mikrokontroller är tillgängliga

RS Components släpper information om Big Step Challenge på electronica 2018

Universal användning – även under svåra förhållanden

RS Components erbjuder nu kalibrerade produkter

Träffa JUMO på EUROEXPO mässan i Växjö, 17-18 oktober

RS Components presenterar distributionsavtal för industriella produkter frå...

RS Components lanserar system med IP67-klassade 1,80 mm kabel-till-kabel-ko...

Sänd till en kollega

0.129